專利名稱：一種通用型手持汽車故障診斷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電子領(lǐng)域，具體涉及汽車故障診斷設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,具有體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點的E⑶(ElectronicControl Unit電子控制單元)在汽車電子控制中得到廣泛的應(yīng)用，提高了汽車的性能，同時也使汽車系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜。汽車控制的電子化加大了汽車診斷維修工作的難度，通過傳統(tǒng)的汽車儀器儀表或者目測汽車故障可視性等方式進行汽車故障診斷的可靠性降低。汽車故障診斷儀應(yīng)運而生，而作為一種終端設(shè)備，其中很多是與PC機相連，不便于攜帶，而便攜式診斷儀，汽車信息被固化在系統(tǒng)中，不能針對不同車型進行診斷，滿足不了現(xiàn)代汽車診斷的需求。
目前，大型汽車制造商都設(shè)計有適用于該車廠汽車診斷的汽車ECU故障診斷儀，該類診斷儀的使用對象范圍有限，屬于專用型汽車故障診斷儀，對不同車系/車廠/車型的汽車的診斷使用不同的汽車診斷儀，顯然這將會大大提高維修成本。雖然部分診斷儀制造商致力于通用型汽車故障診斷儀的研發(fā)，擴大了診斷對象范圍，但隨著汽車的不斷發(fā)展和汽車車型的不斷豐富，汽車診斷系統(tǒng)的更新升級更加復(fù)雜。選擇一種方便升級并且適合于各種車型診斷的診斷儀和診斷系統(tǒng)將會使得上述情況得到很好的改善。
在已有的專利中有汽車故障診斷儀的相關(guān)描述，如發(fā)明名稱為電腦式汽車診斷裝置(專利號為ZL200920164834.0)該實用新型提供了一種電腦式汽車診斷裝置，解決了汽車故障診斷儀運行速度慢，不能對診斷數(shù)據(jù)進行存儲，診斷功能單一等技術(shù)問題。該實用新型可以對被測車輛進行實時智能化維修診斷，指導(dǎo)和提供詳細地診斷報告，并將診斷數(shù)據(jù)流進行存儲。該實用新型與電腦配套使用，攜帶不方便。其主控模塊采用MC9S12DG128B芯片，軟硬件的升級能力差，不能根據(jù)汽車類型的變化提供及時的升級需要并且在使用該設(shè)備進行檢測和維修汽車時，必須配備一臺電腦，因此增加了維修成本，且攜帶不方便。發(fā)明名稱為汽車故障診斷儀(專利號為ZL201010571765.2)的專利提供了一種單片機汽車故障診斷儀其主要特征為CPU采用高性能的單片機，對診斷儀所需的邏輯功能進行集成，其優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)對不同電控系統(tǒng)的參數(shù)測量，讀取車載電腦故障代碼和執(zhí)行器測試等功能。該專利采用單片機為CPU，以及根據(jù)需要集成外圍電路，一旦系統(tǒng)軟硬件固化以后便無法再次進行升級。并且該專利針對不同電控系統(tǒng)的測量，但對通用性并未給出進一步的闡述說明且該手持設(shè)備系統(tǒng)軟硬件升級復(fù)雜、診斷對象單一化，汽車信息固化在系統(tǒng)當(dāng)中，不能根據(jù)車型提供不同的診斷信息，這樣便使該設(shè)備不具有通用性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種適用于不同使用環(huán)境針對不同車系/車廠的手持汽車故障診斷儀及便于升級的診斷系統(tǒng)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的方案為:具有診斷不同車型的通用型手持式汽車故障診斷儀，它主要由FPGA (Field Programmable Gate Array,即現(xiàn)場可編程門陣列)主控模塊(101)、系統(tǒng)存儲模塊(102)、電源模塊(103)、汽車信息存儲模塊(104)、CAN (Controller Area Network，即控制器局域網(wǎng)絡(luò))通信模塊(105)、觸摸屏(106)、USB(Universal Serial Bus即通用串行總線)接口通信模塊(107)構(gòu)成。通過CAN通信模塊(105)中的診斷接口與汽車E⑶(109)接口連接，根據(jù)觸摸屏發(fā)出的控制指令讀取并顯示汽車ECU故障碼、動態(tài)數(shù)據(jù)流、ECU版本信息、指示故障等級等信息。本發(fā)明采用SOPC(System-on-a-Programmable-Chip,可編程片上系統(tǒng))技術(shù)集成系統(tǒng)，邏輯功能模塊包括:人機交互界面控制模塊(201)、UDS (Road vehicles-UnifiedDiagnostic Services)診斷實現(xiàn)模塊(202)、CAN通信控制模塊(203)、汽車信息集成卡文件操作模塊(204)、XML (Extensible Markup Language,可擴展標(biāo)記語言)文檔解析模塊(205)、USB通信控制(206)、系統(tǒng)集成模塊(207)。并可根據(jù)系統(tǒng)需要進行裁減、擴充和升級，具備系統(tǒng)在軟硬件的可編程能力。具體為:一種通用型手持汽車故障診斷儀，包括:人機交互界面控制模塊、UDS診斷實現(xiàn)模塊、CAN通信控制模塊、汽車信息集成卡、文件操作模塊、XML文檔解析模塊、USB通信控制、系統(tǒng)集成模塊，系統(tǒng)集成模塊總體控制系統(tǒng)中各功能模塊間的數(shù)據(jù)處理；汽車信息集成卡采集汽車相關(guān)信息，對XML文件進行配置，將汽車的各項參數(shù)及故障信息以XML配置文件的形式存儲；CAN通信控制模塊實現(xiàn)與汽車ECU的數(shù)據(jù)交換；文件操作模塊讀取XML配置文件信息，XML文檔解析模塊構(gòu)造XML文檔層次結(jié)構(gòu)樹模型，解析該XML配置文件，得到汽車ECU相關(guān)的診斷信息，送入人機交互界面控制模塊顯示，UDS診斷實現(xiàn)模塊對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷，USB通信模塊完成系統(tǒng)與PC上位機的通信。更進一步，對XML文件進行配置具體為，采用FAT32文件系統(tǒng)將面向地址操作轉(zhuǎn)化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取汽車信息集成卡中的XML配置文件。XML解析模塊還為應(yīng)用程序提供API接口。其中，UDS診斷實現(xiàn)模塊以標(biāo)準(zhǔn)IS014229-1/IS015765-3的診斷服務(wù)內(nèi)容為基礎(chǔ)，作為IS015765中所提出的診斷方案的應(yīng)用層；CAN通信模塊基于標(biāo)準(zhǔn)IS015765-2的CAN網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)和基于標(biāo)準(zhǔn)IS011898-1的數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS015765-2的內(nèi)容，完成CAN數(shù)據(jù)的打包、解包、CAN節(jié)點通信配置；數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS011898-1，完成從CAN網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)到CAN幀標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)換以及報文過濾、仲裁、通信波特率設(shè)置。在本發(fā)明中，采用可以裝卸的汽車信息集成卡將需要診斷的汽車ECU信息以XML配置文件的形式存儲，在診斷時通過系統(tǒng)中XML文檔解析模塊對XML配置文件進行解析，得到汽車ECU相關(guān)的診斷信息。最后輸出顯示汽車相關(guān)的故障信息。由于是采用存儲卡將汽車ECU信息以XML配置文件的方式進行存儲，在診斷汽車故障信息之前，便能夠根據(jù)汽車相關(guān)信息對XML文件進行配置。因此無論汽車種類怎樣變化，都能夠?qū)⑾嚓P(guān)汽車ECU信息存儲到診斷儀中。從而實現(xiàn)對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷。與將汽車信息固化在存儲器中的傳統(tǒng)診斷系統(tǒng)相比，這種汽車診斷儀與汽車ECU信息分離式的診斷系統(tǒng)更加具有診斷通用性。診斷出的故障信息也可通過USB通信模塊完成系統(tǒng)上傳到PC上位機，再通過上位機實現(xiàn)對故障碼/故障信息和汽車運行參數(shù)的深入分析，并完成數(shù)據(jù)備份。根據(jù)優(yōu)選技術(shù)方案，主控芯片選擇的是FPGA芯片，例如Altra公司的CycloneII系列芯片。
所述CAN通信模塊(203)用于完成系統(tǒng)與外部E⑶的CAN數(shù)據(jù)交換。包括CAN數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的實現(xiàn)。
所述USB通信控制模塊(206)通過USB接口完成系統(tǒng)與PC上位機的通信和數(shù)據(jù)交流。對故障碼/故障信息和汽車運行參數(shù)的深入分析，并完成數(shù)據(jù)備份。
XML解析模塊(205)對XML配置文件進行解析，并為應(yīng)用程序提供API接口，從而使系統(tǒng)其它功能模塊能夠通過API接口得到所需要的數(shù)據(jù)。
人機交互界面控制模塊(201)包括對汽車故障信息的顯示模塊，以及發(fā)出控制命令和要求的觸摸控制模塊。
本發(fā)明方案所能實現(xiàn)的功能:診斷儀通過存儲卡模塊將汽車的各項參數(shù)及故障信息以XML配置文件的形式存儲，通過對XML文件進行配置，從而實現(xiàn)對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷。診斷系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)需要進行裁減、擴充和升級，具備系統(tǒng)在軟硬件的可編程能力，升級方便。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)硬件框圖2為本發(fā)明的診斷軟件構(gòu)成框圖3為本發(fā)明診斷系統(tǒng)工作流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明為一種通用型手持式汽車故障診斷儀及診斷系統(tǒng)，圖1為本發(fā)明汽車故障診斷儀的系統(tǒng)硬件框圖。它主要由FPGA主控模塊(101)、系統(tǒng)存儲模塊(102)、電源模塊(103)、SD存儲模塊(104)、CAN通信模塊(105)、TFT觸摸液晶模塊(106)、USB接口通信模塊(107)構(gòu)成。通過CAN通信模塊(105)中的診斷接口與汽車E⑶(109)接口連接，根據(jù)觸摸屏發(fā)出的控制指令讀取并顯示汽車ECU故障碼、動態(tài)數(shù)據(jù)流、ECU版本信息、指示故障等級等信息。
圖2為汽車故障診斷系統(tǒng)構(gòu)成框圖，本發(fā)明采用SOPC技術(shù)由單個芯片集成了整個系統(tǒng)的邏輯功能，SOPC系統(tǒng)軟件集成(208)則圍繞系統(tǒng)控制實現(xiàn)，整個診斷系統(tǒng)包括:USB通信控制(201)、汽車信息集成卡文件操作模塊(202)、XML文檔解析模塊(203)、UDS診斷實現(xiàn)模塊(204)、CAN通信控制模塊(205)、人機交互界面控制模塊(206)、系統(tǒng)集成(207)。其具體控制操作為:汽車信息集成卡文件操作模塊(202)設(shè)計包括信息集成控制和信息集成卡文件系統(tǒng)實現(xiàn)。系統(tǒng)采用FAT32文件系統(tǒng)將面向地址操作轉(zhuǎn)化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取集成卡中的XML配置文件；XML文檔解析模塊(203)對讀取到的XML文件進行解析得到汽車的相關(guān)信息。XML文檔解析模塊主要包括加載XML文檔，構(gòu)造XML文檔層次結(jié)構(gòu)樹模型，提供相應(yīng)接口等操作WDS診斷實現(xiàn)模塊(204)基于CAN總線的UDS診斷方案為基礎(chǔ)按照IS014229-1對UDS診斷的規(guī)范，設(shè)計與診斷儀診斷功能相關(guān)的常用UDS服務(wù)，如讀取故障碼、讀取ECU版本信息、讀取動態(tài)數(shù)據(jù)流、清除故障碼等；CAN通信模塊作為診斷儀與E⑶的CAN網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)，其設(shè)計主要包括:基于IS015765-2的CAN網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)和基于IS011898-1的數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)打包、數(shù)據(jù)解包、數(shù)據(jù)傳輸控制等；人機交互界面控制模塊(206)作為系統(tǒng)操作/顯示的控制實現(xiàn)，其設(shè)計內(nèi)容包括:串口通信、液晶屏顯示驅(qū)動控制、GUI界面3個方面；系統(tǒng)集成(207)主要作用為系統(tǒng)各功能模塊的整合、系統(tǒng)總體控制以及系統(tǒng)中各功能模塊間的數(shù)據(jù)處理。圖3所示為本發(fā)診斷系統(tǒng)工作流程圖，系統(tǒng)開始(301)首先是系統(tǒng)初始化，包括液晶屏⑶I初始化(302)，CAN通信初始化(304)，汽車信息集成卡文件系統(tǒng)初始化(305)。其中液晶屏GUI的初始化包括串口初始化，Gn清屏等操作。初始化完成之后進行相應(yīng)的開機界面顯示(303 )。然后，判斷打開汽車信息集成卡中的XML配置文件是否成功(306 )，并以打開配置文件的次數(shù)(316)來決定在液晶顯示的相應(yīng)內(nèi)容。配置文件打開之后，讀取配置文件信息(307)并對其進行解析(308)，并從解析得到的樹模型中查找系統(tǒng)主界面的顯示條目數(shù)和顯示內(nèi)容，存入主界面頁面信息結(jié)構(gòu)體中(309)。根據(jù)文件信息，再次初始化GUI列表框結(jié)構(gòu)體(310)。接下來根據(jù)觸摸屏上有無界面選擇來判斷其操作功能(311)。根據(jù)所選擇的操作功能執(zhí)行相應(yīng)操作功能和診斷處理(312)，完成相應(yīng)處理并顯示完成之后判斷是否有返回指令幀(313)。若沒有收到返回指令幀則繼續(xù)等待返回指令幀，收到返回指令幀(314)并判斷是否為退出命令(315)，若為退出則返回到上一級液晶顯示菜單中。在此過程中操作功能主要有讀取車型，車系，車廠，讀取故障碼、版本信息、數(shù)據(jù)流，清除故障碼等功能以及相應(yīng)的輔助功能等。
權(quán)利要求
1.一種通用型手持汽車故障診斷儀，其特征在于，該診斷儀包括:人機交互界面控制模塊、UDS診斷實現(xiàn)模塊、CAN通信控制模塊、汽車信息集成卡、文件操作模塊、XML文檔解析模塊、USB通信控制、系統(tǒng)集成模塊，系統(tǒng)集成模塊總體控制系統(tǒng)中各功能模塊間的數(shù)據(jù)處理；汽車信息集成卡采集汽車相關(guān)信息，對XML文件進行配置，將汽車的各項參數(shù)及故障信息以XML配置文件的形式存儲；CAN通信控制模塊實現(xiàn)與汽車ECU的數(shù)據(jù)交換；文件操作模塊讀取XML配置文件信息，XML文檔解析模塊構(gòu)造XML文檔層次結(jié)構(gòu)樹模型，解析該XML配置文件，得到汽車ECU相關(guān)的診斷信息，送入人機交互界面控制模塊顯示，UDS診斷實現(xiàn)模塊對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷，USB通信模塊完成系統(tǒng)與PC上位機的通 目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車故障診斷儀，其特征在于，對XML文件進行配置具體為，采用FAT32文件系統(tǒng)將面向地址操作轉(zhuǎn)化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取汽車信息集成卡中的XML配置文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車故障診斷儀，其特征在于，XML解析模塊還為應(yīng)用程序提供API接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車故障診斷儀，其特征在于，UDS診斷實現(xiàn)模塊以標(biāo)準(zhǔn)IS014229-1/IS015765-3的診斷服務(wù)內(nèi)容為基礎(chǔ)，作為IS015765中所提出的診斷方案的應(yīng)用層；CAN通信模塊基于標(biāo)準(zhǔn)IS015765-2的CAN網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)和基于標(biāo)準(zhǔn)IS011898-1的數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS015765-2的內(nèi)容，完成CAN數(shù)據(jù)的打包、解包、CAN節(jié)點通信配置；數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS011898-1，完成從CAN網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)到CAN幀標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)換以及報文過濾、仲裁、通信波特率設(shè)置。
5.一種汽車故障診斷方法，其特征在于，汽車信息集成卡采集汽車相關(guān)信息，對XML文件進行配置，將汽車的各項 參數(shù)及故障信息以XML配置文件的形式存儲；CAN通信控制模塊實現(xiàn)與汽車ECU的數(shù)據(jù)交換；文件操作模塊讀取XML配置文件信息，XML文檔解析模塊構(gòu)造XML文檔層次結(jié)構(gòu)樹模型，解析該XML配置文件，得到汽車ECU相關(guān)的診斷信息，送入人機交互界面控制模塊顯示，UDS診斷實現(xiàn)模塊對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷，USB通信模塊完成系統(tǒng)與PC上位機的通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對XML文件進行配置具體為，采用FAT32文件系統(tǒng)將面向地址操作轉(zhuǎn)化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取汽車信息集成卡中的XML配置文件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，UDS診斷實現(xiàn)模塊以標(biāo)準(zhǔn)IS014229-1/IS015765-3的診斷服務(wù)內(nèi)容為基礎(chǔ)，作為IS015765中所提出的診斷方案的應(yīng)用層；CAN通信模塊基于標(biāo)準(zhǔn)IS015765-2的CAN網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)和基于標(biāo)準(zhǔn)ISOl 1898-1的數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS015765-2的內(nèi)容，完成CAN數(shù)據(jù)的打包、解包、CAN節(jié)點通信配置；數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS011898-1，完成從CAN網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)到CAN幀標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)換以及報文過濾、仲裁、通信波特率設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用型手持汽車故障診斷儀及診斷系統(tǒng)。診斷儀主要由FPGA主控模塊(、系統(tǒng)存儲模塊(102)、電源模塊(103)、汽車信息存儲器(104)、CAN通信模塊(105)、觸摸屏(106)、USB接口通信模構(gòu)成(107)構(gòu)成。通過CAN通信模塊(105)中的診斷接口與汽車ECU接口連接，根據(jù)觸摸屏發(fā)出的控制指令讀取并顯示汽車ECU故障碼、動態(tài)數(shù)據(jù)流、ECU版本信息、指示故障等級等信息。本發(fā)明能夠?qū)Σ煌囆偷钠囘M行故障診斷，實現(xiàn)了診斷的通用性。診斷系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定，升級方便等特點。
文檔編號G05B23/02GK103197666SQ201310099849
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者黃智宇, 李明亮, 李紅波, 陳倍新, 唐樂, 蘇嶺, 徐福祥 申請人:重慶郵電大學(xué)